高考物理考綱專項(xiàng)復(fù)習(xí) 變壓器和遠(yuǎn)距離輸電課件

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1、考點(diǎn)考點(diǎn)1 1 變壓器變壓器學(xué)案學(xué)案2 變壓器和遠(yuǎn)距離輸電變壓器和遠(yuǎn)距離輸電1.理想變壓器的基本關(guān)系理想變壓器的基本關(guān)系 當(dāng)副線圈只有一個(gè)時(shí)，原副線圈中的電流與匝數(shù)存在當(dāng)副線圈只有一個(gè)時(shí)，原副線圈中的電流與匝數(shù)存在I1/I2=n2/n1的關(guān)的關(guān)系，此式說明原副線圈中的電流成正比，即系，此式說明原副線圈中的電流成正比，即I1I2，而非反比關(guān)系。，而非反比關(guān)系?；颈娟P(guān)關(guān)系系功率關(guān)系功率關(guān)系原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率電壓關(guān)系電壓關(guān)系原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個(gè)數(shù)的多少無關(guān)原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，與負(fù)載情況、副線圈個(gè)數(shù)的多少

2、無關(guān)電源關(guān)系電源關(guān)系只有一個(gè)副線圈，電流和匝數(shù)成反比只有一個(gè)副線圈，電流和匝數(shù)成反比多個(gè)副線圈，由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系多個(gè)副線圈，由輸入功率和輸出功率相等確定電流關(guān)系頻率關(guān)系頻率關(guān)系原、副線圈中電流的頻率相等原、副線圈中電流的頻率相等 當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變而變壓器的當(dāng)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變而變壓器的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，確定其他有關(guān)物理量的變化時(shí)，可依負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，確定其他有關(guān)物理量的變化時(shí)，可依據(jù)以下原則據(jù)以下原則(如圖如圖)： (1)輸入電壓輸入電壓U1決定輸出電壓決定輸出電壓U2：這是因?yàn)檩敵鲭妷海哼@是因?yàn)檩敵鲭妷篣2= U1，當(dāng)，當(dāng)U1不變時(shí)，不論負(fù)載

3、電阻不變時(shí)，不論負(fù)載電阻R變化與否變化與否,U2 不會(huì)改變。不會(huì)改變。 2. 理想變壓器各物理量變化的決定因素理想變壓器各物理量變化的決定因素12nn (2)輸出電流輸出電流I2決定輸入電流決定輸入電流I1：在輸入電壓：在輸入電壓U1一定的情況下，輸出電一定的情況下，輸出電壓壓U2也被完全確定。當(dāng)負(fù)載電阻也被完全確定。當(dāng)負(fù)載電阻R增大時(shí)，增大時(shí)，I2減小，則減小，則I1相應(yīng)減??；當(dāng)負(fù)載相應(yīng)減小；當(dāng)負(fù)載電阻電阻R減小時(shí)，減小時(shí)，I2增大，則增大，則I1相應(yīng)增大。在使用變壓器時(shí)，不能使變壓器次相應(yīng)增大。在使用變壓器時(shí)，不能使變壓器次級(jí)短路。級(jí)短路。 (3)輸出功率輸出功率P2決定輸入功率決定輸入功

4、率P1:理想變壓器的輸入功率與輸出功率相理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，即等，即P2=P1。在輸入電壓。在輸入電壓U1一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻一定的情況下，當(dāng)負(fù)載電阻R增大時(shí)，增大時(shí)，I2減小，減小，則變壓器輸出功率則變壓器輸出功率P2=I2U2減小，輸入功率減小，輸入功率P1也將相應(yīng)減小；當(dāng)負(fù)載電阻也將相應(yīng)減小；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時(shí)，減小時(shí)，I2增大，變壓器的輸出功率增大，變壓器的輸出功率P2=I2U2增大，則輸入功率增大，則輸入功率P1也將增大。也將增大。理想變壓器規(guī)律的應(yīng)用理想變壓器規(guī)律的應(yīng)用【例例1】一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10:1，原線圈，原

5、線圈 輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如 圖乙所示，圖乙所示，P為滑動(dòng)變阻器的觸頭。下列說法正確的是為滑動(dòng)變阻器的觸頭。下列說法正確的是 A.副線圈輸出電壓的頻率為副線圈輸出電壓的頻率為50 Hz B.副線圈輸出電壓的有效值為副線圈輸出電壓的有效值為31 V C.P向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小向右移動(dòng)時(shí)，原、副線圈的電流比減小 D.P向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率增加向右移動(dòng)時(shí)，變壓器的輸出功率增加 【解析解析】由圖甲知，原線圈兩端輸入電壓的最大值為由圖甲知，原線圈兩端輸入電壓的最大值為U1m=311 V，有效值為，有效值為U1=U

6、1m/ =220 V，周期為，周期為T=210-2 s，頻率，頻率f=1/T=50 Hz，變壓器不改變電壓的頻率，變壓器不改變電壓的頻率，A項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；由由U1/U2=n1/n2知，知，U2=(n2/n1)U1=22 V，B項(xiàng)錯(cuò)誤；變壓器原、項(xiàng)錯(cuò)誤；變壓器原、副線圈的電流比與匝數(shù)成反比，由于匝數(shù)未變，所以原、副副線圈的電流比與匝數(shù)成反比，由于匝數(shù)未變，所以原、副線圈的電流比不變，線圈的電流比不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；項(xiàng)錯(cuò)誤；P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的有效阻值減小，副線圈中電流增大，由有效阻值減小，副線圈中電流增大，由P2=U2I2知變壓器的輸知變壓器的輸出功率增加，出功率增加

7、，D項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。 (1)變壓器只改變交流電的電壓與電流，不改交流電的頻變壓器只改變交流電的電壓與電流，不改交流電的頻率。率。 (2)I1/I2=n2/n1反映了原副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，而反映了原副線圈中的電流與匝數(shù)成反比，而非非I11/I2，原副線圈中的電流，原副線圈中的電流I1I2。2 1一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=11:5。原線圈與正弦。原線圈與正弦交變電源連接，輸入電壓交變電源連接，輸入電壓u如圖所示。副線圈僅接入一個(gè)如圖所示。副線圈僅接入一個(gè)10 的電阻。則的電阻。則 ( )A.流過電阻的電流是流過電阻的電流是20 AB.與電阻并聯(lián)的電

8、壓表的示數(shù)是與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)是100 VC.經(jīng)過經(jīng)過1分鐘電阻發(fā)出的熱量是分鐘電阻發(fā)出的熱量是6103 JD.變壓器的輸入功率是變壓器的輸入功率是1103 WD2理想變壓器的動(dòng)態(tài)問題理想變壓器的動(dòng)態(tài)問題【例例2】為探究理想變壓器原、副線圈電壓、為探究理想變壓器原、副線圈電壓、 電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副 線圈連接相同的燈泡線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路中分別接了理想交流電壓表，電路中分別接了理想交流電壓表 、 和理想交流電流表和理想交流電流表 、 ，導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖所示。當(dāng)開關(guān)，導(dǎo)線電阻不計(jì)

9、，如圖所示。當(dāng)開關(guān)S 閉合后閉合后( ) A. 示數(shù)變大，示數(shù)變大， 與與 示數(shù)的比值不變示數(shù)的比值不變 B. 示數(shù)變大，示數(shù)變大， 與與 示數(shù)的比值變大示數(shù)的比值變大 C. 示數(shù)變小，示數(shù)變小， 與與 示數(shù)的比值變大示數(shù)的比值變大 D. 示數(shù)不變，示數(shù)不變， 與與 示數(shù)的比值不變示數(shù)的比值不變 【解析解析】交流電源的電壓有效值不變，即交流電源的電壓有效值不變，即V1示數(shù)不變，示數(shù)不變，因因U1/U2=n1/n2，故，故V2示數(shù)不變，示數(shù)不變，V1與與V2示數(shù)的比值不變，示數(shù)的比值不變，故故D對。對。S閉合使負(fù)載總電阻減小，閉合使負(fù)載總電阻減小，I2=U2/R，所以，所以I2增大。增大。因因I

10、1/I2=n2/n1，所以，所以A1示數(shù)增大，示數(shù)增大，A1與與A2示數(shù)的比值不變，示數(shù)的比值不變，故故A對。對。 分析這類問題的基本思路：分析這類問題的基本思路： (1)首先抓住各量的決定因素：首先抓住各量的決定因素：U1由電源決定，由電源決定，U2由輸入由輸入電壓電壓U1及匝數(shù)比決定：及匝數(shù)比決定：U2(n2/n1)U1；I2由輸出電壓由輸出電壓U2及負(fù)及負(fù)載電阻載電阻R決定：決定：I2U2/R；I1由由I2及匝數(shù)比決定：及匝數(shù)比決定：I1(n2/n1)I2。 (2)然后利用直流電路中的動(dòng)態(tài)分析方法即可。然后利用直流電路中的動(dòng)態(tài)分析方法即可。 2如圖所示，如圖所示，T為理想變壓器，原為理想

11、變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交變電線圈接在電壓一定的正弦交變電源上，副線圈電路中接入三個(gè)電源上，副線圈電路中接入三個(gè)電阻阻R1、R2、R3，各電表的電阻影，各電表的電阻影響不計(jì)，當(dāng)開關(guān)響不計(jì)，當(dāng)開關(guān)S合上時(shí)，各電合上時(shí)，各電表的示數(shù)變化情況是表的示數(shù)變化情況是( )A.A1示數(shù)變大示數(shù)變大 B.A2示數(shù)變大示數(shù)變大C.V1示數(shù)變小示數(shù)變小 D.V2示數(shù)變大示數(shù)變大A B考點(diǎn)考點(diǎn)2 2 遠(yuǎn)距離輸電遠(yuǎn)距離輸電 1.有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題，應(yīng)先畫出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，并將已知量有關(guān)遠(yuǎn)距離輸電問題，應(yīng)先畫出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖，并將已知量和待求量寫在示意圖的相應(yīng)位置。和待求量寫在示意圖的相應(yīng)位置。 2.

12、抓住輸電的兩端抓住輸電的兩端電源和用電器；分析一條線電源和用電器；分析一條線輸電線；研究輸電線；研究兩次電壓變換兩次電壓變換升壓和降壓。升壓和降壓。 3.以變壓器為界將整個(gè)輸電電路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路，各回路分別用以變壓器為界將整個(gè)輸電電路劃分為幾個(gè)獨(dú)立回路，各回路分別用歐姆定律，串、并聯(lián)的特點(diǎn)及電功、電功率等公式進(jìn)行計(jì)算、聯(lián)系各回路歐姆定律，串、并聯(lián)的特點(diǎn)及電功、電功率等公式進(jìn)行計(jì)算、聯(lián)系各回路的是原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率等于輸出功率的關(guān)系。的是原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系及輸入功率等于輸出功率的關(guān)系。 在遠(yuǎn)距離輸電問題中，計(jì)算線路功率損耗時(shí)應(yīng)用在遠(yuǎn)距離輸電問題中，計(jì)算線

13、路功率損耗時(shí)應(yīng)用P損損=I線線2P線線，其原因，其原因是是I線線可以由公式可以由公式P輸輸=I線線U輸輸求出，而求出，而P損損=U線線I線線和和P損損=U線線2/R線則不常用，其線則不常用，其原因是在一般情況下，原因是在一般情況下，U線線不易求出，且易將不易求出，且易將U線線和和U輸輸相混而造成錯(cuò)誤。相混而造成錯(cuò)誤。遠(yuǎn)距離輸電問題遠(yuǎn)距離輸電問題【例例3】發(fā)電站的電源通過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓發(fā)電站的電源通過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓 器把電能輸送到用戶，如果升壓變壓器和降壓變壓器都可器把電能輸送到用戶，如果升壓變壓器和降壓變壓器都可 視為理想變壓器。視為理想變壓器。 (1)畫出上述

14、輸電全過程的原理圖；畫出上述輸電全過程的原理圖； (2)發(fā)電機(jī)的輸出功率是發(fā)電機(jī)的輸出功率是100 k，輸出電壓是，輸出電壓是250，升壓，升壓 變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為1:25，求升壓變壓器，求升壓變壓器 的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流；的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流； (3)若輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸電功率的若輸電導(dǎo)線中的電功率損失為輸電功率的4，求輸電，求輸電 導(dǎo)線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓；導(dǎo)線的總電阻和降壓變壓器原線圈兩端的電壓； (4)計(jì)算降壓變壓器的輸出功率計(jì)算降壓變壓器的輸出功率【解析【解析】(1)如圖所示。如圖所示。 (2)對升壓變壓器

15、，據(jù)對升壓變壓器，據(jù)公式公式:n1:n2有有 U1n2/n25250 6 250 ,P1=P2,I2=P2/U2= 100 000/6 250 A=16 A。 (3)因?yàn)橐驗(yàn)榫€線線線，又，又線線0.04， 所以所以線線0.04/ 000/162 =15.625 。 因?yàn)橐驗(yàn)榫€線， 所以所以- 線線6 250 1615.625 6000 。 (4)線線0.96P1=0.9600 000 W96 kW 求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是：求解遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵是：（）熟悉（）熟悉“交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)升壓變壓器升壓變壓器輸電線輸電線降壓變壓器降壓變壓器用電戶用電戶”這一過程。并畫出這一過程的示意圖，把需要的物這

16、一過程。并畫出這一過程的示意圖，把需要的物理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上。理量都標(biāo)在圖中的相應(yīng)位置上。（2 2）把握好遠(yuǎn)距離輸電的基本關(guān)系。）把握好遠(yuǎn)距離輸電的基本關(guān)系。 3某小型水電站的電能輸送示某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示。發(fā)電機(jī)的輸意圖如圖所示。發(fā)電機(jī)的輸出電壓為出電壓為200 V，輸電線總，輸電線總電阻為電阻為r，升壓變壓器原副，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為線圈匝數(shù)分別為n1、n2。降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為。降壓變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n3、n4（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為（變壓器均為理想變壓器）。要使額定電壓為220 V的用的用電器正常工作，則電器正常工作，則( )A.n2/n1n3/n4B.n2/n1n3/n4C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率AD